CN220976589U - 一种立式天然气蒸汽转化梯台炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气化工技术领域，尤其是一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，包括钢结构和转化气余热锅炉，所述转化气余热锅炉的上方安装有连接装置，所述转化气余热锅炉的内部安装有转化装置。首先转化原料天然气在转化气余热锅炉内被转化炉烟气预热后进行精脱硫，再和空气预热器处的过热蒸汽配制成转化原料气，之后转化原料气在转化气余热锅炉内被烟气预热至反应起活温度后，通过原料气管、上猪尾管分配至装有催化剂的转化管内，转化原料气通过转化管转化反应后，反应产物转化气从转化管底部通过下猪尾管进入热壁集合管、再进入输气总管，进入转化气余热锅炉的水保护段盘管进行冷却，再送入后续工序，最终通过引风机引致烟囱处实现排放。

Description

一种立式天然气蒸汽转化梯台炉

技术领域

本实用新型涉及天然气化工技术领域，具体为一种立式天然气蒸汽转化梯台炉。本专利适用于天然气蒸汽转化造合成气(例如合成氨、甲醇)和制氢(例如汽、柴油加氢和精细化工加氢)领域。

背景技术

以天然气作为原料，通过蒸汽转化生产合成气用于氨、甲醇等大宗化工产品或制氢是重要的天然气转化利用技术。随着装置规模的大型化，各种天然气转化工艺流程层出不穷，如单独的转化炉、预转化+一段转化炉、一段转化炉+自热式转化等，但其核心设备均为天然气蒸汽转化炉，它是由多个并联且外部受火焰加热的固定床反应器(转化管)，以及给反应器提供热量的燃烧器等组成，转化管内装填催化剂，管内发生强吸热的蒸汽转化反应，天然气和水蒸气通过催化剂床层，并吸收外部火焰提供的热量而发生转化反应。由于天然气蒸汽转化是吸热反应，操作温度较高，转化段烟气出口温度基本上都在1000℃以上，转化气出口温度在750℃以上，为降低转化炉能耗，一般设有原料预热器(段)和余热锅炉等能量转化装置来回收转换气的显热。现有的转化炉装置基本以卧式为主，随着装置规模的超大型化，卧式转化炉占地面积大的弊端愈发明显。

实用新型内容

本实用新型是一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，通过合理设备结构设计，既可满足转化炉的功能构成，又可显著降低装置占地面积。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

设计一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，包括钢结构和转化气余热锅炉，所述钢结构的内部固定设置有转化气余热锅炉，所述转化气余热锅炉的前端面下方连接有输气总管，所述输气总管的左侧连接有热壁集合管，且热壁集合管的上方和外侧分别连接有恒力弹簧吊架和下猪尾管，且恒力弹簧吊架的另一端与钢结构相连接，所述转化气余热锅炉的上方安装有连接装置，所述转化气余热锅炉的内部安装有转化装置。

优选的，所述连接装置包括烟囱，所述烟囱的下方与转化气余热锅炉相固接，所述烟囱的下方设有引风机，且引风机的吸气管与转化气余热锅炉的内部相连通，所述引风机的机座与钢结构相固接，所述引风机的下方设有多个空气预热器，且空气预热器与转化气余热锅炉相连接，所述空气预热器的左侧下方设有恒力弹簧的下方与钢结构相连接，所述恒力弹簧的右侧设有上猪尾管，且上猪尾管的外壁与转化气余热锅炉的内部相固接，所述上猪尾管的上方连通有原料气管。

优选的，上猪尾管的下方连通有转化管，且转化管的下方与下猪尾管相连通。

优选的，所述转化气余热锅炉的内壁固接有耐火衬里。

优选的，所述转化气余热锅炉的中间加工有若干的燃烧器安装口。

优选的，所述转化装置包括水保护段盘管，所述水保护段盘管的外壁与转化气余热锅炉的内壁相连接，所述水保护段盘管的上方依次设置有第一汽过热段盘管、原料汽预热段盘管、第二汽过热段盘管、天然气预热段或精脱预热段盘管和燃料气预热段盘管，且第一汽过热段盘管、原料汽预热段盘管、第二汽过热段盘管、天然气预热段或精脱预热段盘管和燃料气预热段盘管的外壁均与转化气余热锅炉的内壁相连接。

本实用新型提出的一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，有益效果在于：首先转化原料天然气在转化气余热锅炉内被转化炉烟气预热后进行精脱硫，再和空气预热器处的过热蒸汽配制成转化原料气，或者被预热后直接和过热蒸汽配制成转化原料气，之后转化原料气在转化气余热锅炉内被烟气预热至反应起活温度后，通过原料气管、上猪尾管分配至装有催化剂的转化管内，在转化管内催化剂床层流动，通过管壁吸收炉膛燃烧器燃烧产生的烟气辐射热和炉墙辐射热，同时进行转化反应，转化原料气通过转化管转化反应后，反应产物转化气从转化管底部通过下猪尾管进入热壁集合管、再进入输气总管，进入转化气余热锅炉的水保护段盘管进行冷却，转化气冷却产生饱和蒸汽，再送入后续工序，最终通过引风机引致烟囱处实现排放。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中的平面剖视图；

图3为图2中的侧视图；

图4为图2中的局部结构示意图；

图5为图2中的局部结构示意图；

图6为图2中的局部结构示意图。

图中：1、钢结构，2、转化气余热锅炉，3、连接装置，301、烟囱，302、引风机，303、空气预热器，304、恒力弹簧，305、上猪尾管，306、原料气管，307、转化管，3A1、鼓风机，3A2、共用汽包，3A3、锅炉循环水泵，4、转化装置，401、水保护段盘管，402、第一汽过热段盘管，403、原料汽预热段盘管，404、第二汽过热段盘管，405、天然气预热段或精脱预热段盘管，406、燃料气预热段盘管，5、输气总管，6、热壁集合管，7、下猪尾管，8、恒力弹簧吊架，9、耐火衬里，10、燃烧器安装口，11、转化管。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1：

参照附图1-6，本实施例中，一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，包括钢结构1和转化气余热锅炉2，钢结构1的内部固定设置有转化气余热锅炉2，转化气余热锅炉2的前端面下方连接有输气总管5，输气总管5的左侧连接有热壁集合管6，且热壁集合管6的上方和外侧分别连接有恒力弹簧吊架8和下猪尾管7，且恒力弹簧吊架8的另一端与钢结构1相连接，通过恒力弹簧吊架8可以对热壁集合管6进行拉紧，转化气余热锅炉2的上方安装有连接装置3，转化气余热锅炉2的内部安装有转化装置4。

参照附图1、2、4和5，连接装置3包括烟囱301、引风机302、空气预热器303、恒力弹簧304、上猪尾管305、原料气管306和转化管307，烟囱301的下方与转化气余热锅炉2相固接，烟囱301的下方设有引风机302，引风机302的型号可根据使用者需求选择，且引风机302的吸气管与转化气余热锅炉2的内部相连通，引风机302的机座与钢结构1相固接，引风机302的下方设有2个空气预热器303，空气预热器303的型号可根据使用者需求选择，且空气预热器303与转化气余热锅炉2相连接，空气预热器303的左侧下方设有恒力弹簧304的下方与钢结构1相连接，恒力弹簧304的右侧设有上猪尾管305，且上猪尾管305的外壁与转化气余热锅炉2的内部相固接，上猪尾管305的上方连通有原料气管306，上猪尾管305的下方连通有转化管11，转化管11内装有催化剂，且转化管11的下方与下猪尾管7相连通，转化气余热锅炉2的内壁固接有耐火衬里9，耐火衬里9为莫来石材质，具有耐高温的特性，转化气余热锅炉2的中间加工有若干的燃烧器安装口10，这样可以在转化气余热锅炉2上安装燃烧器；

首先转化原料天然气在转化气余热锅炉2内被转化炉烟气预热后进行精脱硫，再和空气预热器303处的过热蒸汽配制成转化原料气，或者被预热后直接和过热蒸汽配制成转化原料气，之后转化原料气在转化气余热锅炉2内被烟气预热至反应起活温度后，通过原料气管306、上猪尾管305分配至装有催化剂的转化管307内，在转化管307内催化剂床层流动，通过管壁吸收炉膛燃烧器燃烧产生的烟气辐射热和炉墙辐射热，同时进行转化反应，转化原料气通过转化管307转化反应后，反应产物转化气从转化管307底部通过下猪尾管7进入热壁集合管6、再进入输气总管5，进入转化气余热锅炉2的水保护段盘管401进行冷却，转化气冷却产生饱和蒸汽，再送入后续工序，最终通过引风机302引致烟囱处实现排放。

参照附图2和5，转化装置4包括水保护段盘管401、第一汽过热段盘管402、原料汽预热段盘管403、第二汽过热段盘管404、天然气预热段或精脱预热段盘管405和燃料气预热段盘管406，水保护段盘管401的外壁与转化气余热锅炉2的内壁相连接，水保护段401内为循环冷却水，水保护段盘管401的上方依次设置有第一汽过热段盘管402、原料汽预热段盘管403、第二汽过热段盘管404、天然气预热段或精脱预热段盘管405和燃料气预热段盘管406，且第一汽过热段盘管402、原料汽预热段盘管403、第二汽过热段盘管404、天然气预热段或精脱预热段盘管405和燃料气预热段盘管406的外壁均与转化气余热锅炉2的内壁相连接；

可以在转化气余热锅炉2的内部设置第一汽过热段盘管402、原料汽预热段盘管403、第二汽过热段盘管404、天然气预热段或精脱预热段盘管405和燃料气预热段盘管406，这样分层布置可以分区、分部位调节负荷的多台扁平附墙火焰燃烧器，进而使单排管双面辐射的转化管轴向温度更均匀。

在本实施例中，当操作人员需要使用立式天然气蒸汽转化梯台炉时，首先转化原料天然气在转化气余热锅炉2内被转化炉烟气预热后进行精脱硫，再和空气预热器303处的过热蒸汽配制成转化原料气，或者被预热后直接和过热蒸汽配制成转化原料气，之后转化原料气在转化气余热锅炉2内被烟气预热至反应起活温度后，通过原料气管306、上猪尾管305分配至装有催化剂的转化管307内，在转化管307内催化剂床层流动，通过管壁吸收炉膛燃烧器燃烧产生的烟气辐射热和炉墙辐射热，同时进行转化反应，转化原料气通过转化管307转化反应后，反应产物转化气从转化管307底部通过下猪尾管7进入热壁集合管6、再进入输气总管5，进入转化气余热锅炉2的水保护段盘管401进行冷却，转化气冷却产生饱和蒸汽，再送入后续工序，最终通过引风机302引致烟囱处实现排放。

实施例2：

参照附图3，本实施例中，本实用新型提供一种技术方案：一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，连接装置3还可以包括鼓风机3A1、共用汽包3A2和锅炉循环水泵3A3，鼓风机3A1的机座与钢结构1相连接，燃烧空气通过鼓风机吸入，在对流段被转化炉烟气预热后送辐射室梯台上安装的燃烧器燃烧用，且鼓风机3A1的风管与转化气余热锅炉2的内部相连通，鼓风机3A1的下方设有共用汽包3A2和锅炉循环水泵3A1，且共用汽包3A2与转化气余热锅炉2相连接，锅炉循环水泵3A1的一端管道与水保护段盘管401相连接，锅炉循环水泵3A1的另一端管道与外界供水结构连接，鼓风机3A1、共用汽包3A2和锅炉循环水泵3A3的型号可根据使用者需求选择；

可以在转化气余热锅炉2上设置了共用汽包3A2和锅炉循环水泵3A3，这样就可以使转化气余热锅炉2产生的蒸汽去共用汽包3A2进行气、水分离；气水分离后的饱和水从共用汽包3A2底部送入转化气余热锅炉2底部，实现自然循环，同时转化气余热锅炉2采用水保护段盘管401强制循环，保护效果更好。

在本实施例中，当操作人员需要使用立式天然气蒸汽转化梯台炉时，可以在转化气余热锅炉2上设置了共用汽包3A2和锅炉循环水泵3A3，这样就可以使转化气余热锅炉2产生的蒸汽去共用汽包3A2进行气、水分离；气水分离后的饱和水从共用汽包3A2底部送入转化气余热锅炉2底部，实现自然循环，同时转化气余热锅炉2采用水保护段盘管401强制循环，保护效果更好。

虽然本实用新型已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。

Claims (6)

1.一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，包括钢结构(1)和转化气余热锅炉(2)，所述钢结构(1)的内部固定设置有转化气余热锅炉(2)，其特征在于：所述转化气余热锅炉(2)的前端面下方连接有输气总管(5)，所述输气总管(5)的左侧连接有热壁集合管(6)，且热壁集合管(6)的上方和外侧分别连接有恒力弹簧吊架(8)和下猪尾管(7)，且恒力弹簧吊架(8)的另一端与钢结构(1)相连接，所述转化气余热锅炉(2)的上方安装有连接装置(3)，所述转化气余热锅炉(2)的内部安装有转化装置(4)。

2.根据权利要求1所述的一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，其特征在于：所述连接装置(3)包括烟囱(301)，所述烟囱(301)的下方与转化气余热锅炉(2)相固接，所述烟囱(301)的下方设有引风机(302)，且引风机(302)的吸气管与转化气余热锅炉(2)的内部相连通，所述引风机(302)的机座与钢结构(1)相固接，所述引风机(302)的下方设有多个空气预热器(303)，且空气预热器(303)与转化气余热锅炉(2)相连接，所述空气预热器(303)的左侧下方设有恒力弹簧(304)的下方与钢结构(1)相连接，所述恒力弹簧(304)的右侧设有上猪尾管(305)，且上猪尾管(305)的外壁与转化气余热锅炉(2)的内部相固接，所述上猪尾管(305)的上方连通有原料气管(306)。

3.根据权利要求2所述的一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，其特征在于：上猪尾管(305)的下方连通有转化管(11)，且转化管(11)的下方与下猪尾管(7)相连通。

4.根据权利要求1所述的一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，其特征在于：所述转化气余热锅炉(2)的内壁固接有耐火衬里(9)。

5.根据权利要求1所述的一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，其特征在于：所述转化气余热锅炉(2)的中间加工有若干的燃烧器安装口(10)。

6.根据权利要求1所述的一种立式天然气蒸汽转化梯台炉，其特征在于：所述转化装置(4)包括水保护段盘管(401)，所述水保护段盘管(401)的外壁与转化气余热锅炉(2)的内壁相连接，所述水保护段盘管(401)的上方依次设置有第一汽过热段盘管(402)、原料汽预热段盘管(403)、第二汽过热段盘管(404)、天然气预热段或精脱预热段盘管(405)和燃料气预热段盘管(406)，且第一汽过热段盘管(402)、原料汽预热段盘管(403)、第二汽过热段盘管(404)、天然气预热段或精脱预热段盘管(405)和燃料气预热段盘管(406)的外壁均与转化气余热锅炉(2)的内壁相连接。